[发明专利]触觉传感器及其机械手

说明书

本发明公开了一种触觉传感器及其机械手。其中，触觉传感器包括超声波传感器，超声波传感器设有探头，探头连接有软管，使超声波传感器产生的超声波沿软管内腔传播；软管侧壁上形成有接触部，接触部供物品接触，使接触部变形以反射软管内腔的超声波，以获取触觉信号。一种机械手，包括上述的超声波传感器。本发明的触觉传感器及机械手，利用软管将超声波传感器的距离测量定向化，当软管因接触物品受压封闭，使沿软管传播的超声波反射回超声波传感器，从而可知软管和物品接触，而且通过超声波传感器的测距功能，可得物品相对软管的位置。

技术领域

本发明属于检测控制领域，尤其涉及一种触觉传感器及其机械手。

背景技术

机械抓手一般由人类操作手通过直接目视或者通过摄像头监视来操作抓手执行抓取，或通过视觉系统获取图像信息后由机器人进行程序处理而智能抓取。

如果遭遇譬如无光照等的非结构化环境，则视觉感知就很难发挥作用，而考虑到基于力觉传感的机械抓手更擅长于抓取硬度不高、柔软或者酥脆的特殊物体，则机器人在非结构化环境中抓取一般物体更应依赖触觉。

近年来，主流触觉传感器根据其作用原理主要分为5类。

(1)电容式触觉阵列传感器。其原理是外力使极板间的相对位移发生变化，从而使电容发生变化，通过检测电容变化量来测量触觉力。

(2)电感式触觉传感器。它是利用电磁感应原理把压力作用转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出。

(3)光电式触觉传感器。它是基于全内反射原理进行研制的，通常由光源和光电探测器构成。当施加在界面上的压力发生变化时，传感器敏感元件的反射强度和光源频率也会相应发生变化。

(4)压阻式触觉传感器。它是根据半导体材料的压阻效应而制成的器件，其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。

(5)压电式触觉传感器。在压力作用下压电材料两端面间出现电位差；反之，施加电压则产生机械应力。

但是上述常规的基于接触觉感知的机械抓手成本较高，并且多传感器融合导致机器手的机械结构、控制系统都很复杂，稳定性低，难以推广使用。

发明内容

本发明提供一种触觉传感器及其机械手，以解决背景技术中提及的现有触觉传感器检测成本过高的技术问题。

为实现上述目的，本发明的触觉传感器及其机械手的具体技术方案如下：

一种触觉传感器，包括超声波传感器，超声波传感器设有探头，探头连接有软管，使超声波传感器产生的超声波沿软管内腔传播；软管侧壁上形成有接触部，接触部供物品接触，使接触部变形以反射软管内腔的超声波，以获取触觉信号。

进一步的，超声波传感器采用PW输出方式输出超声波。

进一步的，软管靠近超声波传感器一端设有第一失效端，远离超声波传感器一端设有第二失效端，接触部位于第一失效端和第二失效端之间。

进一步的，软管的直径小于等于超声波的半波长，且大于超声波的请发明人根据热沾效应补充。

进一步的，超声波传感器与探头之间设有转接头；转接头一端形成有套设在探头外的第一插口，另一端形成有套设在软管外的第二插口。

一种机械手，包括上述的超声波传感器。

进一步的，还包括中心对称的抓手手指，抓手手指合拢，以抓取物品；软管设置在抓手手指内壁上，以检测抓手手指的物品抓取情况。

进一步的，抓手手指包括平直端，平直端末端形成有向内弯曲的圆弧段，以使圆弧段可包覆抓取物体。